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                              隔离变压器的作用

                              FABURIQI:2014-10-13

                              一,隔离变压器系统(又称医用IT隔离供电系统)在医疗领域的必选性:    (IT隔离供电系统,即中性点不接地配电系统)     

                              1. 隔离变压器系统因降低了接触电压和电网对地漏电流(有效控制对心脏的直接漏电流),故人身触电危险被降到*小程度。   众所周知,当用电设备对人体心脏直接漏电大于10uA 时,会造成对病人的微电击事故。而在一般通用建筑中所采用的RCDELCB等对地漏电保护开关,其动作响应值是mA级(如:30 mA),远远不能满足医疗领域的需要因此,现在国际上对医疗领域中的手术室、ICUCCU等重要场所通常采用局部“中性点不接地的供电系统”(即“IT系统”或称“隔离电源系统”)供电。1912年芬兰澄诺灏亚(CNHY)电气控制有限公司通过单相3KVA-10KVA的隔离变压器给这些场所供电,首先就防止了其它供电回路中的漏电流通过接地线窜入手术室、ICUCCU的医疗电气设备上对病人的安全构成威胁;另外,一旦隔离电源上所接的负载(如各种医疗电气设备)出现对地故障,因对地不能构成回路,只能产生一个很小的容性漏电流,极大地保护了病人免遭漏电流的伤害。     2. 隔离变压器系统在电网负载端出现第一个绝缘故障点时,不会引起电源空开动作(跳闸),保证了供电的连续性。     隔离变压器系统在医疗领域某些场所因对供电持续性要求很高,故设计成两路(甚至三路)电源(接地供电系统)自动切换,以保证这些特殊场所的供电连续性,但如果在负载端出现相对绝缘故障时,故障电流将经过电源中性点对地构成回路,从而形成一个较大的故障电流,使上一级空开或熔断器动作,*终导致供电中断。而如果在这些特殊场所局部采用IT配电系统时,因其电源中性点不接地,当负载端出现第一点相对地绝缘故障时,因其对地不能构成回路,只会产生一个很小的容性漏电流,对人体不会产生危害,同时也不会导致空开动作,从而保证了手术室供电的连接性。     

                              3. 隔离变压器系统降低了对地漏电流,故提高了防火安全性。    

                              二、 国内/外相关规定:     隔离变压器系统在许多国家和国际标准上都对医疗领域,尤其是那些生命攸关的场所,如手术室、重症监护室、心脏监护室等的电器作了特殊的规定。其目的就是保证为该场所内的医疗电器提供一个安全可靠的电源,以确保病人的安全。相关标准如下:    

                              德国 DIN VDE 0107    

                              芬兰SFS6000     

                              奥地利 OEVE-EN7     

                              法国 NFC 15-211    

                              意大利 CEI 64-4    

                              美国 NFPA 99-1993    

                              澳大利亚 AS2500     

                              英国 HTM2007/2014BS7671    

                              巴西 NBR 13543     

                              IEC(国际电工协会) 6034-7-710     

                              在国际电工协会IEC60364标准中规定,在医疗领域,由电网电源供电,用于维持生命或外科手术的医疗电器设备,以及用于手术室照明和类似照明设备,额定电压超过AC25V DC60V的设备,必须使用带绝缘电阻监视仪的IT系统。     同时我国《民用建筑电气设计规范》中14.7.6.3中规定“在电源突然中断后,有招致重大医疗危险的场所,应采用电力系统不接地(IT系统)的供电方式”;14.2.8中规定“IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警系统或显示装置”。以及我国20021126日发布、12日开始实施的《医院洁净手术部建筑技术规范》8.3.1.3中规定“洁净手术部用电应从本建筑物配电中心专配供给。根据使用场所的要求,主要选用TN-S系统和IT系统两种形式”;8.3.2.3中规定“洁净手术室内的电源宜设备漏电检测报警装置”;8.3.4.2中规定“心脏外科手术室必须设置有隔离变压器的功能性接地系统”等相关规定。    

                              三、 隔离变压器系统工作原理:   

                              1、隔离变压器系统的原理   

                              隔离变压器系统,简单说就是隔离变压器和绝缘监视仪以及报警终端三个放在一起。供电原理很简单,说白了就是利用隔离变压器把TN供电变成不接地的IT供电,实际上一个隔离变压器就能实现应用的功能,但考虑到系统的长期稳定性,才会放上绝缘监测仪进行在线的实时检测整体的绝缘水平。 

                              IT 系统的电源端不接地或经高阻抗接地,其电气装置的外露导电部分,被单独地或集中地通过保护线(PE)接至接地极。在实际应用中,IT 系统一般与 TN 或 TT系统通过隔离变压器进行隔离。 在正常情况下,系统中仅存在线路对地电容的微小泄漏电流。当系统发生第一次单相接地故障时,故障电流为两非故障相对地电容电流的相量和 Id ,由于这个电流值甚小,不会造成人身电击或者其它事故,也不会切断电源,保证了系统供电的连续性。但是如果不及时排除故障,当第二次另一相发生接地故障时,相当于形成相间短路,使过电流保护装置动作,引起供电的中断,这对于重要的供电场所来说,是不允许的。

                              为了防止上述短路故障的发生, 系统应设置绝缘监测器。这样当系统发生第一次接地故障时,绝缘监测器就能及时检测出该接地故障,并通过报警装置发出报警信号(通常是声光报警信号),提醒工作人员赶在第二次发生异相接地故障前及时排除故障,消除隐患,从而有效地保证系统供电的连续性。可以在系统中安装专门的故障检测仪,当绝缘监测检测到绝缘故障时,给故障检测仪一个启动信号,故障检测仪开始逐路检测,也可以利用手执式故障定位设备对可能出现故障的回路进行逐点排查,*终找到故障点并显示故障点的位置,这样就极大地方便了工作人员进行故障排除。    

                              为了保证系统供电的连续性,国家《建筑物电气装置 第 7-710部分:特殊装置或场所的要求—医疗场所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1 条规定:“……医用 IT 系统的变压器进出线回路不允许设置过负荷保护……”,以防止系统过负荷时保护开关切断电源。这就要求系统中的绝缘监测器必须同时还具有负荷检测和过负荷报警功能。在一些重要的场所,由于隔离变压器持续不断地工作,可能温度过高而导致隔离变压器工作异常。因此绝缘监测器还需要实时检测变压器的温度,当其温度过高时,应有相应的超温报警信号,以提醒相关人员及时处理。 由上面的分析可知,一个典型的单相 IT系统,其组成设备主要包括:隔离变压器、绝缘监测器、电流互感器,以及外接报警与显示仪。   

                              隔离变压器系统中,绝缘监测仪具有系统绝缘检测、系统过负荷检测和变压器温度检测功能,以及相应故障的报警与显示功能,一般安装在现场的终端配电柜中。外接报警与显示仪则用于集中显示相应的检测值,并具有超限报警功能,一般安装在位置明显的地方,方便人员查看,如手术室 IT 系统的外接报警与显示仪通常安装在医院手术室的情报面板上。    

                              2、隔离变压器系统的特点     

                                   a.由于系统电源端带电导体不接地,即使系统发生单相接地故障也只能通过系统对地电容构成回路,故障回路阻抗极大,故障电流极小,发生电击的危险很小,所以不必及时切断电源来防电击,从而维持供电不间断,只有在发生第二此接地故障时才要求切断电源。同时,安装在系统中的绝缘监测器能及时地检测并给出系统绝缘故障报警信号,提醒工作人员及时排除故障。因此 IT 系统是一个连续、可靠的供电系统。     

                                   b.隔离变压器系统中的绝缘监测器,一方面实时监测系统的绝缘状态,另一方面还检测系统的过负荷和变压器的温升状态,一旦出现异常立即报警。因此 IT 系统能够减少因系统发热、漏电等原因引起的电气火灾事故,大大提高了系统的防火安全性。   

                                   c.在隔离变压器系统中,提高回路的绝缘阻抗降低回路对地电容,是提高系统安全性与可靠性的关键。因此在系统设计时要尽量缩短系统配电线路的长度,减小系统容量,减少系统分支回路数,并做好线路的绝缘防护措施。这也就限制了 IT 系统仅能用在重要的局部的供电场所,如化工、制药企业的一些程序控制生产线,医疗场所的手术室、重症监护室等场所。     

                              3、隔离变压器系统在新改扩建医院中的设计与应用    

                              1.) 在医疗领域所有的以检查或治疗为目的,与病人直接接触的设备(包括其导线),有三种应用情况:   

                                 ● 应用组0类:该医疗场所内没有使用电网电源的医疗电器设备。  例如:门诊室、候诊室、按摩室等  

                                 ● 应用组1类:该医疗场所内有使用电网电源的医疗电器设备,这些设备没有任何部件插入病人体内的。   例如:病房、产房、X光室等   

                                 ● 应用组2类:该医疗场所有使用电网电源的医疗电器设备,这些设备用于心脏或人体内部手术、对病人进行实时监视或用于维持病人生命等作用。     例如:麻醉室、手术室、手术准备室、手术石膏室、手术恢复室、心脏导管插入室、重症监护室、心脏监护室、血管造影检查室、早产儿监护室等     在应用组2类的医疗场所,必须使用带绝缘电阻监视的隔离电源系统(IT系统)。在应用组0类和1类的医疗场所,可使用带漏电流保护的接地系统,即TN-S系统。   

                              2.) 建议接入IT电网的用电设备: 

                                 a)呼吸机 b)恒温培养箱  

                                 c)透析设备 d)麻醉设备    

                                 e)病人监护设备 f)高频外科设备  

                                 g)输液泵 h)注射泵   

                                 i)心肺机 j)心力记录器   

                                 k)脉压机 l)心律电子脉冲调节器等   

                                  3) 手术室/ICU病房/CCU病房IT电源系统的基本配置: 

                                     ⑴ 隔离变压器   

                                     ⑵ 绝缘监视仪  

                                     ⑶ 变压器负载和温度监视设备   

                                     ⑷ 外接报警显示设备 

                              根据国际电工协会(IEC)有关规定,隔离变压器IT供电系统需要包括绝缘监视仪、隔离变压器、变压器负载和温度监视设备、外接报警显示设备,因此许多国际与国家标准认定,使用IT供电系统是医疗场所供电安全可靠的关键。同时因医用IT供电系统因为使用情况的特殊性,还有四个必要要求:· 第一个绝缘故障的发生不会导致保护装置动作切断供电,以至维持生命设备出现故障或停止工作· 医疗电器设备可以正常工作· 故障电流被减小到安全范围内· 由于供电故障被避免,因此手术室不会发生突然停电事故IEC 60364-7-710:2002-11 要求第二类医疗场所全部使用 IT 供电系统 (不接地系统)710.713.1.5  第二类医疗场所中, IT 供电系统应用于:· 为医疗电气设备和生命维持系统供电的回路· 患者区域内的其他设备下列房间需要特别注意:麻醉室    


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                            58. 380V变415V变压器
                            59. HSG-10KW硅钼棒变压器
                            60. 矿井隧道变压器
                            61. 660V三相变压器
                            62. 380V变220V三相变压器
                            63. 照明变压器bjz-1000va 380v/50v 400w 380v转220v变压器
                            64. 380V变1200V隧道专用变压器
                            65. 1140V转380V
                            66. 隧道变压器1140V
                            67. 降压变压器36V
                            68. 伺服专用变压器
                            69. 380V变690V变压器
                            70. 三相变压器380V变380V
                            71. 光伏变压器
                            72. 380V变1140V降压变压器
                            73. BK-100VA控制变压器 220V变110变压器
                            74. 220V/220V隔离变压器
                            75. 三相调压器
                            76. 380V变压器
                            77. 隧道用变压器
                            78. 0-50V可调变压器
                            79. 1140V三相变压器 36V变380V平车专用变压器 690V升压变压器 415V隔离变压器
                            80. 380V控制变压器
                            81. 415V变380V隔离变压器
                            82. 精密净化稳压器
                            83. 自偶变压器
                            84. JMB行灯变压器
                            85. 1140V转380V 380V转690V 变压器380V/380V
                            86. 220V/220V单相隔离变压器
                            87. 照明行灯变压器JMB-5KVA 380V/220V变36V 12V 24V
                            88. 自耦变压器
                            89. 1200V变380V隧道专用变压器
                            90. 电炉变压器 升压变压器 降压变压器 隧道升压变压器 隧道降压变压器 1140V隧道变压器
                            91. 415V变压器
                            92. 交流稳压器
                            93. 220V变压器
                            94. 防爆变压器380V变1140V
                            95. 690V隧道变压器
                            96. 防爆变压器
                            97. 降压启动变压器
                            98. 900V隧道专用变压器
                            99. 行灯变压器36V
                            100. 36V变380V平车专用变压器
                            101. 380V变1000V变压器
                            102. 380V/360V隔离变压器
                            103. 三相干式变压器
                            104. 440v转380v 变压器
                            105. 隧道变压器1140V 隔离变压器 三相变压器 伺服变压器 行灯变压器 自耦变压器 硅钼棒变压器
                            106. 照明变压器bjz-1000va
                            107. 110V 220V 380V415V 1140V 200V 1200V 690V 660V 208V
                            108. 油浸式调压器
                            109. 矿用变压器
                            110. 380V/380V隔离变压器
                            111. 可调变压器
                            112. KSG-50KVA防爆变压器
                            113. 400/400隔离变压器
                            114. 放映机隔离变压器
                            115. 380V
                            116. 480V/380V
                            117. 隧道专业变压器
                            118. 36V行灯变压器
                            119. 380V变220V变压器
                            120. 多抽头隧道变压器
                            121. 1140V变380V隧道变压器
                            122. 660V降压变压器
                            123. 单相隔离变压器
                            124. 升压变压器1140V
                            125. 隧道降压变压器
                            126. 380V变208V隔离变压器
                            127. 零地电压隔离变压器
                            128. 380V变1140V变压器
                            129. 1140V升压变压器
                            130. 升压变压器
                            131. 690V变380V隧道变压器
                            132. TNS稳压器
                            133. 380V变1140
                            134. 放映机专用变压器MS-7KVA
                            135. 变压器380V/360V
                            136. 200V三相变压器
                            137. 1200V隧道变压器
                            138. 隧道 380V隧道变压器
                            139. SG-160KVA隧道变压器
                            140. 三相变压器
                            141. 隔离变压器380V
                            142. 调压器
                            143. 220V单相变压器
                            144. 照明变压器24V
                            145. 1140V变380V
                            146. 降压启动柜380V
                            147. 200V变压器
                            148. 1200V隧道专用降压变压器
                            149. 40KVA三相变压器
                            150. 480V/380V变压器
                            151. 380V变660V变压器
                            152. 60kva 600v/400v变压器
                            153. 380V变1200V变压器
                            154. 1140V三相干式降压变压器
                            155. 隧道变压器1140V变380V
                            156. 行灯变压器
                            157. 电力稳压器
                            158. 自耦启动降压柜
                            159. 380V变100V变压器
                            160. 隧道升压变压器
                            161. 380VBIan1140V变压器
                            162. TDGC2调压器
                            163. 伺服变压器
                            164. 380V变200V变压器
                            165. 隧道升压增压变压器
                            166. 大功率稳压器
                            167. 660V隧道变压器
                            168. SG-400KVA矿井隧道专用变压器
                            169. 208V隔离变压器
                            170. 380V变50V变压器
                            171. 降压变压器
                            172. 单相隔离变压器BK-20kva
                            173. 690V降压变压器
                            174. 415V三相变压器
                            175. 无触点稳压器
                            176. 机床控制变压器
                            177. 220V比220V隔离变压器
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